晶圓減薄方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種晶圓減薄方法，包括：提供待減薄的第一晶圓，所述第一晶圓包括用于形成半導(dǎo)體器件的正面以及相對于所述正面的背面；在所述第一晶圓的正面形成第一無機材料層；提供用于支撐所述第一晶圓的第二晶圓，所述第二晶圓包括一用于與第一晶圓正面相配合的工作面；在所述第二晶圓的工作面上形成第二無機材料層；使所述第一無機材料層與所述第二無機材料層鍵合，以將所述第一晶圓與第二晶圓鍵合；去除第一晶圓背面的部分材料，以對第一晶圓進行厚度減薄處理；將減薄后的第一晶圓與第二晶圓解鍵合。本發(fā)明的有益效果在于：對環(huán)境溫度的承受范圍更寬，這有利于降低后續(xù)其他工藝難度和復(fù)雜性，這樣有利于保證整個工藝的效率。
【專利說明】
晶圓減薄方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種晶圓減薄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]封裝技術(shù)實質(zhì)為一種芯片打包的技術(shù)，這種打包對于芯片來說是必須的，因為芯片必須與外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運輸。封裝技術(shù)的好壞直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的印制電路板的設(shè)計和制造。
[0003]目前的封裝技術(shù)已經(jīng)從表面貼裝技術(shù)、球柵陣列端子型封裝技術(shù)(BallGridArray, BGA)逐漸過渡到三維封裝技術(shù)(3D Package)。三維封裝技術(shù)又可分為封裝疊層的三維封裝、芯片疊層的三維封裝以及晶圓疊層的三維封裝等類型。三維封裝的優(yōu)點在于可以提高互連線的密度，降低器件外形的總體高度。以基于TSV制造技術(shù)的三維封裝為例，這種工藝需要將晶圓進行減薄以縮小晶圓所占體積，然后將減薄的晶圓相互鍵合。
[0004]但是，當晶圓減薄到一定厚度以下時晶圓就會變得極其易碎，例如變得容易翹曲變形甚至碎裂。而現(xiàn)有技術(shù)為了盡量避免晶圓碎裂變形，會對晶圓生產(chǎn)、鍵合時的各個工藝施加很多限制，這會導(dǎo)致整個生產(chǎn)效率變低。
[0005]為此，如何盡量在減薄晶圓的過程中盡量保證較快的生產(chǎn)效率同時盡量避免晶圓翹曲甚至碎裂，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提供一種晶圓減薄方法，以盡量減少晶圓減薄時產(chǎn)生裂痕或者翹曲的幾率，同時保證一定的生產(chǎn)效率。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶圓減薄方法，包括:
[0008]提供待減薄的第一晶圓，所述第一晶圓包括用于形成半導(dǎo)體器件的正面以及相對于所述正面的背面；
[0009]在所述第一晶圓的正面形成第一無機材料層；
[0010]提供用于支撐所述第一晶圓的第二晶圓，所述第二晶圓包括一用于與第一晶圓正面相配合的工作面；
[0011]在所述第二晶圓的工作面上形成第二無機材料層；
[0012]使所述第一無機材料層與所述第二無機材料層鍵合，以將所述第一晶圓與第二晶圓鍵合；
[0013]去除第一晶圓背面的部分材料，以對第一晶圓進行厚度減薄處理；
[0014]將第二晶圓與減薄后的第一晶圓解鍵合。
[0015]可選的，將第一晶圓與第二晶圓解鍵合的步驟包括:
[0016]將一刀片插入第一無機材料層與第二無機材料層之間以將第一無機材料層與第二無機材料層解鍵合，進而將所述第一晶圓與第二晶圓解鍵合。
[0017]可選的，所述刀片為條型刀片，解鍵合過程中將所述刀片沿自身幾何中心旋轉(zhuǎn)，以將第一無機材料層與第二無機材料層解鍵合。
[0018]可選的，形成第二無機材料層的步驟包括:形成部分覆蓋所述第二晶圓工作面的第二無機材料層。
[0019]可選的，形成第二無機材料層的步驟包括:
[0020]形成覆蓋所述第二晶圓工作面邊緣的圓環(huán)形的第二無機材料層。
[0021]可選的，形成圓環(huán)形的第二無機材料層的步驟包括:使環(huán)的寬度在2?4厘米的范圍內(nèi)。
[0022]可選的，形成圓環(huán)形的第二無機材料層的步驟之后，使第一無機材料層與所述第二無機材料層鍵合的步驟之前，所述晶圓減薄方法還包括:
[0023]在所述第二晶圓工作面未形成第二無機材料層的部分形成填充層，并使所述填充層的表面與所述第二無機材料層相齊平。
[0024]可選的，填充層的材料為氮化物、碳、氮氧化硅、氧化物或者有機材料。
[0025]可選的，所述第一無機材料層與所述第二無機材料層的材料相同。
[0026]可選的，第一無機材料層和第二無機材料層的材料為二氧化硅或者氮化硅。
[0027]可選的，對第一晶圓進行厚度減薄處理的步驟之后，將第一晶圓與第二晶圓解鍵合的步驟之前，所述晶圓減薄方法還包括:在所述第一晶圓中形成半導(dǎo)體器件。
[0028]可選的，提供第一晶圓的步驟包括:第一晶圓的正面用于形成絕緣柵雙極型晶體管；
[0029]將第一晶圓減薄的步驟之后，將減薄后的第一晶圓與第二晶圓解鍵合的步驟之前，所述晶圓減薄方法還包括:
[0030]對第一晶圓的背面進行離子注入以形成所述絕緣柵雙極型晶體管的摻雜區(qū)；
[0031]在離子注入后的背面上形成所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層，以在第一晶圓中形成絕緣柵雙極型晶體管。
[0032]可選的，形成集電極金屬層的步驟包括:
[0033]在第一晶圓離子注入后的背面形成底層金屬層；
[0034]對所述第一晶圓進彳丁熱處理；
[0035]對所述底層金屬層的表面進行清洗；
[0036]在所述底層金屬層上形成金屬材料層；
[0037]對所述金屬材料層進行熱處理以形成所述集電極金屬層。
[0038]可選的，所述底層金屬層為鈦層，所述集電極金屬層為鋁層。
[0039]可選的，將減薄后的第一晶圓與第二晶圓解鍵合的步驟之后，所述晶圓減薄方法還包括:
[0040]去除第一晶圓上剩余的第一無機材料層。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0042]在用于形成半導(dǎo)體器件的第一晶圓的正面形成第一無機材料層，并在起支撐作用的第二晶圓的工作面形成第二無機材料層，并通過使第一無機材料層與第二無機材料層相互鍵合，以實現(xiàn)第一晶圓與第二晶圓的鍵合，也就是說，使第一晶圓固定于第二晶圓上，這樣第二晶圓能在厚度減薄處理過程中對第一晶圓起機械支撐作用，進而減小第一晶圓在厚度減薄處理過程中發(fā)生翹曲變形甚至碎裂的幾率。此外，由于第一晶圓與第二晶圓之間相互固定是使通過第一無機材料層與第二無機材料層的鍵合得到的，無機材料之間相互鍵合所能夠承載的溫度相對較高，相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用膠水粘附的方式來說，對環(huán)境溫度的承受范圍更寬，這有利于降低后續(xù)其他工藝難度和復(fù)雜性，這樣有利于保證整個工藝的效率。
[0043]進一步，通過將一刀片插入第一無機材料層與第二無機材料層之間的方式將第一無機材料層與第二無機材料層解鍵合，進而將所述第一晶圓與第二晶圓解鍵合。這種方式相對于現(xiàn)有技術(shù)中更加快捷，因為現(xiàn)有技術(shù)通過膠水固定晶圓的方式在取下減薄的晶圓時，一般通過加溫的方式將膠水分解或者軟化，這種方式為了不傷及晶圓中的芯片需要緩慢升溫，這一過程需要占用大量的時間，導(dǎo)致整個減薄晶圓工藝流程的效率降低。
【附圖說明】
[0044]圖1至13是本發(fā)明晶圓減薄方法一實施例中各個步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0045]為了減小減薄晶圓時晶圓產(chǎn)生裂痕或者發(fā)生翹曲，在現(xiàn)有技術(shù)中會在減薄晶圓之前將待減薄的晶圓事先通過膠水粘附在一襯墊晶圓上，然后對粘附在所述襯墊晶圓上的帶減薄晶圓進行減薄工藝。在這之后再將減薄后的晶圓從襯墊晶圓上取下以便使用。但是這種方式對于溫度的承受范圍較小，尤其是不能承受高溫，因為膠水在溫度稍高(高于100攝氏度)的情況下便可能開始分解或者軟化，這會導(dǎo)致帶減薄的晶圓與襯墊晶圓之間無法緊密固定，這可能導(dǎo)致待減薄晶圓在減薄過程中出現(xiàn)裂痕或者翹曲。
[0046]同時，現(xiàn)有技術(shù)為了不至于使溫度過高，不得不使晶圓所處的環(huán)境溫度保持在一定溫度內(nèi)。但是這會影響到其他工藝的進行，給生產(chǎn)過程帶來了麻煩，拖延了生產(chǎn)效率。
[0047]此外，在將減薄后的晶圓同襯底晶圓上取下后，還需要將晶圓上殘留的膠水去除，也會給增加整個生產(chǎn)流程的所花費的時間，影響生產(chǎn)效率。
[0048]此外，現(xiàn)有技術(shù)中用于實施上述鍵合工藝的設(shè)備價格也非常高昂，這也會增加生產(chǎn)成本。
[0049]為此，本發(fā)明提供一種晶圓減薄方法，包括以下步驟:
[0050]提供待減薄的第一晶圓，所述第一晶圓包括用于形成半導(dǎo)體器件的正面以及相對于所述正面的背面；在所述第一晶圓的正面形成第一無機材料層；提供用于支撐所述第一晶圓的第二晶圓，所述第二晶圓包括一用于與第一晶圓正面相配合的工作面；在所述第二晶圓的工作面上形成第二無機材料層；使所述第一無機材料層與所述第二無機材料層鍵合，以將所述第一晶圓與第二晶圓鍵合；去除第一晶圓背面的部分材料，以對第一晶圓進行厚度減薄處理；將第二晶圓與減薄后的第一晶圓解鍵合。
[0051]由于第一晶圓與第二晶圓之間相互固定是使通過第一無機材料層與第二無機材料層的鍵合得到的，無機材料之間相互鍵合所能夠承載的溫度相對較高，相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用膠水粘附的方式來說，對環(huán)境溫度的承受范圍更寬，這有利于降低后續(xù)其他工藝難度和復(fù)雜性。
[0052]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0053]請參考圖1至圖13，為本發(fā)明晶圓減薄方法一實施例中各個步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]首先請參考圖1，提供待減薄的第一晶圓100，所述第一晶圓100為需要減薄的器件晶圓，包括用于形成半導(dǎo)體器件的正面以及相對于所述正面的背面，所述背面為后續(xù)減薄第一晶圓100整體厚度的減薄面。
[0055]具體來說，所述第一晶圓100的正面用于形成絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT)。但這只是一個實施例，本發(fā)明對器件晶圓(第一晶圓100)中形成何種類型的半導(dǎo)體器件不作任何限定，第一晶圓100也可以用于形成其他半導(dǎo)體器件，例如MOSFET等
[0056]請繼續(xù)參考圖1，在所述第一晶圓100的正面已經(jīng)事先形成有絕緣柵雙極型晶體管的部分器件，例如由硅等半導(dǎo)體材料形成的襯底101，以及形成于所述襯底101發(fā)射極107、用于將所述發(fā)射極107引出至第一晶圓100表面的發(fā)射極金屬電極109。此外，所述第一晶圓100的正面還形成有其他絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)，但圖中并未示出。
[0057]請結(jié)合參考圖2，在所述第一晶圓100的正面形成第一無機材料層110。所述第一無機材料層110用于與后續(xù)的第二晶圓的第二無極材料層鍵合，以實現(xiàn)第一晶圓100與第二晶圓之間的鍵合。
[0058]具體來說，所述第一無機材料層110形成于所述發(fā)射極金屬電極109上。
[0059]在本實施例中，所述第一無機材料層110的材料為二氧化硅。二氧化硅是半導(dǎo)體領(lǐng)域中常見的鍵合材料，在鍵合后一般可以承受大約300攝氏度，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的膠水，能夠承受的溫度范圍更大，尤其是對高溫承受能力更強。這樣對于后續(xù)工藝的溫度要求相對較低，這有利于方便后續(xù)工藝的進行，盡量降低后續(xù)工藝的難度和復(fù)雜程度，進而對提升工藝效率也有一定作用。
[0060]但是本發(fā)明對第一無機材料層110是否必須是二氧化硅所述不作限定，在本發(fā)明的其他實施例中，也可以是氮化硅等其他材料。
[0061]在這之后，提供第二晶圓，所述第二晶圓用于在減薄第一晶圓100時對所述第一晶圓100起機械支撐作用，以減小第一晶圓100減薄到一定程度后發(fā)生碎裂或者翹曲的幾率。
[0062]所述第二晶圓包括一用于與第一晶圓100相接觸的工作面。
[0063]具體請參考圖3，在提供所述第二晶圓200后，在所述第二晶圓200的工作面上形成第二無機材料層210。所述第二無機材料層210用于在后續(xù)步驟中與第一晶圓100的第一無機材料層110相鍵合，以實現(xiàn)第晶圓100與第二晶圓200之間的鍵合。
[0064]在本實施例中，形成第二無機材料層210的步驟包括:形成部分覆蓋所述第二晶圓200工作面的第二無機材料層210，也就是說，用于與第一無機材料層110鍵合的第二無機材料層210只形成于第二晶圓200工作面的部分表面上，剩余的表面則沒有第二無機材料層210。這樣的好處是通過適當減小與第一無機材料層110之間的鍵合面積而減小與第一晶圓100的鍵合力度，這樣有利于后續(xù)減薄第一晶圓100之后將第一晶圓100從第二晶圓200上取下，進而增加生產(chǎn)效率。
[0065]但是本發(fā)明對所述第二無機材料層210是否必須只覆蓋部分第二晶圓200的工作面不作限定，在本發(fā)明的其他實施例中，所述第二無機材料層210也可以覆蓋于整個工作面。
[0066]請結(jié)合參考圖3和圖4，具體的，在本實施例中，所述第二晶圓200的工作面包括中心區(qū)域2011以及位于所述中心區(qū)域2011周圍的邊緣區(qū)2012(圖3)，所述第二無機材料層210呈圓環(huán)形，形成于所述第二晶圓200的邊緣區(qū)域2012(圖4)。
[0067]具體的，在本實施例中，圓環(huán)形的第二無機材料層210的寬度h在2?4厘米的范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)的第二無機材料層210不至于過窄而無法與第一晶圓100的第一無機材料層110產(chǎn)生足夠的鍵合力，同時又不至于過寬而導(dǎo)致鍵合力過大，對后續(xù)解鍵合第一晶圓100和第二晶圓200造成麻煩。
[0068]但是需要說明的是，上述的圓環(huán)形的第二無機材料層210的寬度僅僅是一個實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當了解，圓環(huán)形的第二無機材料層210的寬度應(yīng)當根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的調(diào)整。
[0069]此外，本發(fā)明對所述第二無機材料層210的形狀是否必須是圓環(huán)形不作限定，在本發(fā)明的其它實施例中，所述第二無機材料層210還可以是方形環(huán)形，或者是矩形、圓形等其他任何形狀。
[0070]此外，在本實施例中，所述第二無機材料層210可以與所述第一無機材料層110的材料相同(二氧化硅或者氮化硅)。相同材料之間更易于鍵合。
[0071]請結(jié)合參考圖5和圖6，在本實施例中，在形成所述第二無機材料層210之后，在第二晶圓200表面未形成第二無機材料層210的部分形成填充層220，并使所述填充層220的表面與所述第二無機材料層210相齊平。所述填充層220用于在后續(xù)第一無機材料層110與所述第二無機材料層210相互鍵合時，對第一晶圓100起到機械支撐的作用，因為本實施例中，第二晶圓200僅有部分表面形成有所述第二無機材料層210，也就是說，未形成有第二無機材料層210的第二晶圓200表面與第二無機材料層210的共同形成一凹陷，在這一未形成第二無機材料層210的部分用填充層220填充，可以對后續(xù)的第一晶圓100機械支撐的作用，例如，可以減小第一晶圓100因受力不均而發(fā)生形變的幾率。
[0072]在本實施例中，所述填充層220的材料可以是有機材料，例如光刻膠，這種材料與無機材料的第一無機材料層110之間鍵合能力較弱，也就是說，即使后續(xù)鍵合第一晶圓100以及第二晶圓200時與第一晶圓100的第一無機材料層110相接觸，也不容易與所述第一無機材料層110鍵合，這樣基本不會增加后續(xù)解鍵合第一晶圓100以及第二晶圓200之間的難度。
[0073]但是，本發(fā)明對是否必須形成所述填充層220不作任何限定，當時第二無機材料層210形成于第二晶圓200的全部表面時，不需要形成所述填充層220?；蛘?，當?shù)谝痪A100和第二晶圓200本身不容易發(fā)生形變時，不需要形成所述填充層220。
[0074]此外需要說明的是，本發(fā)明對所述填充層220的材料是否必須是有機物不作限定，在本發(fā)明的其他實施例中，所述填充層220的材料還可以是氮化物、碳、氮氧化硅或者氧化物等材料。
[0075]請參考圖7，使所述第一無機材料層110與所述第二無機材料層210鍵合，以將所述第一晶圓100與第二晶圓200鍵合。也就是說，將第一晶圓100用于形成半導(dǎo)體器件的正面與第二晶圓200的工作面相鍵合，并將第一晶圓100的背面露出，以便后續(xù)的減薄第一晶圓100的步驟進行。
[0076]具體的，由于所述第一無機材料層110與所述第二無機材料層210的材料均為二氧化娃，因此可以采用氧化物融恪接合(Oxide Fus1n Bonding)工藝。去前文所述，無機材料之間相互鍵合所能夠承載的溫度相對較高，相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用膠水粘附的方式來說，對環(huán)境溫度的承受范圍更寬，這有利于降低后續(xù)其他工藝難度和復(fù)雜性。
[0077]結(jié)合參考圖8，去除第一晶圓100背面的部分材料，以對第一晶圓100進行厚度減薄處理。在本實施例中，通過對第一晶圓100的背面進行打磨，以將第一晶圓100的厚度減薄。具體的，本實施例將所述第一晶圓100減薄至大約20?60um微米。但是需要說明的是，第一晶圓100的減薄厚度只是一個示例，本發(fā)明對將所述第一晶圓100減薄至何種厚度不作任何限定。
[0078]打磨過程中會對第一晶圓100產(chǎn)生機械力，此時第二晶圓200能夠?qū)Φ谝痪A100起到機械支撐作用。
[0079]在本實施例中，可以采用研磨(Grinding)的方式減薄所述第一晶圓100。但是同樣的，這僅僅是一個示例，本發(fā)明對具體如何減薄第一晶圓100并不作限定，在本發(fā)明的其他實施例中，也可以采用其他方式，例如刻蝕的方式對所述第一晶圓100進行厚度減薄處理?？涛g減薄第一晶圓100的過程中同樣可能導(dǎo)致第一晶圓100產(chǎn)生應(yīng)力而變形，第二晶圓200此時也會對第一晶圓100起機械支撐作用，進而盡量保證第一晶圓100不至變形翹曲。
[0080]如前文所述，所述第一晶圓100的正面用于形成絕緣柵雙極型晶體管，并且在第一晶圓100中已經(jīng)實現(xiàn)形成有部分絕緣柵雙極型晶體管的部分器件。因此，在對所述第一晶圓100進行厚度減薄處理的步驟之后，繼續(xù)在第一晶圓100中形成絕緣柵雙極型晶體管的其他器件，以形成所述絕緣柵雙極型晶體管。
[0081]具體的，參考圖9至圖11，形成所述絕緣柵雙極型晶體管的步驟包括:
[0082]對第一晶圓100的背面進行離子注入以在第一晶圓100的襯底101中形成絕緣柵雙極型晶體管的摻雜區(qū)。
[0083]具體請參考圖9，所述摻雜區(qū)包括所述述絕緣柵雙極型晶體管的緩沖區(qū)1012以及注入?yún)^(qū)1llo
[0084]在形成摻雜區(qū)之后，在離子注入后的背面上形成所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層，以在第一晶圓中形成絕緣柵雙極型晶體管。具體請參考圖10和圖11，在本實施例中，形成集電極金屬層的步驟包括:
[0085]在第一晶圓100離子注入后的背面形成底層金屬層130。所述底層金屬層130用于作為絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層的接觸層，例如，改善后續(xù)形成的集電極金屬層與第一晶圓100的襯底101之間的粘附力等。
[0086]在本實施例中，所述底層金屬層130為鈦層，這種金屬的穩(wěn)定性較好，且不容易被腐蝕。
[0087]在形成所述底層金屬層130之后，對所述第一晶圓100進行熱處理，以激活襯底101中的緩沖區(qū)1012以及注入?yún)^(qū)1011中的離子。
[0088]此外，對所述第一晶圓100進行熱處理還有利于改善形成的底層金屬層130的致密程度、去除可能存在于所述底層金屬層130中的殘余應(yīng)力，這有利于減小第一晶圓100受到的應(yīng)力大小，進而改善第一晶圓100的翹曲程度。
[0089]具體的，在本實施例中，可以采用激光退火(Laser Anneal)的方式對所述底層金屬層130進行熱處理，這種方式比較容易快速地達到一個較高溫度，這樣既能達到上述的激活摻雜離子、改善底層金屬層130的目的，同時又縮短了熱處理時間，這樣有利于減少對第一晶圓100中其他結(jié)構(gòu)的影響，并且還有利于加快整個工藝進度。此外，這種方式易于控制加工深度。
[0090]在這之后，還可以對所述底層金屬層130的表面進行清洗，進而去除以形成底層金屬層130表面可能存在的雜質(zhì)或者沾污。
[0091 ] 在本實施例中，可以采用SCl溶液(氨水、雙氧水和水的混合溶液)對所述底層金屬層130進行清洗。
[0092]在這之后，在所述底層金屬層130上形成金屬材料層(圖中未示出);所述金屬材料層用于形成絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層140(圖11)。在本實施例中，所述金屬材料層為鋁層。
[0093]在這之后，對所述金屬材料層進行熱處理，以改變金屬材料層的致密程度、去金屬材料層可能帶有的除殘余應(yīng)力，進而形成所述的絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層140。
[0094]具體的，在本實施例中，對所述金屬材料層進行熱處理為金屬化(Alloy)工藝。
[0095]在所述第一晶圓100中形成絕緣柵雙極型晶體管之后，將減薄后的第一晶圓100與第二晶圓200解鍵合。這樣有利于保護第一晶圓100，減小第一晶圓100形變翹曲、產(chǎn)生裂紋甚至破碎的幾率。其原因在于，在第一晶圓100中形成半導(dǎo)體器件的步驟很容易對第一晶圓100造成影響，例如熱處理步驟需要移動第一晶圓100至熱處理裝置中，如果此時的第一晶圓100已經(jīng)解鍵合，減薄后的第一晶圓100很容易在運送途中受到損傷；再例如，在第一晶圓100上形成的金屬層(例如本實施例中的第一、金屬材料層)容易帶有應(yīng)力，這些應(yīng)力容易導(dǎo)致減薄后的第一晶圓100翹曲變形。但是在有第二晶圓200支撐的情況下，上述問題發(fā)生的幾率可以在一定程度上得到減小。
[0096]請參考圖12，在本實施例中，將第一晶圓100與第二晶圓200解鍵合的步驟包括:
[0097]將一刀片50插入第一無機材料層110與第二無機材料層210之間，以將第一無機材料層110與第二無機材料層210解鍵合，進而將所述第一晶圓100與第二晶圓200解鍵合。也就是說，本實施例采用機械方式解鍵合第一晶圓100與第二晶圓200，這種方式相對于現(xiàn)有技術(shù)中更加快捷，因為現(xiàn)有技術(shù)通過膠水固定晶圓的方式在取下減薄的晶圓時，一般通過加溫的方式膠水分解或者軟化，這種方式為了不傷及晶圓中的芯片需要緩慢升溫，這一過程需要占用大量的時間，導(dǎo)致整個減薄晶圓工藝流程的效率降低。相比之下，本實施例中采用的機械解鍵合方式更加快捷，進而有利于提升工藝效率。
[0098]此外，這種解鍵合方式比較簡便，不需要專門采購專門的設(shè)備，這也在一定程度上減輕了生產(chǎn)的成本負擔(dān)。
[0099]具體的，請結(jié)合參考圖13，為采用刀片50解鍵合第一晶圓100與第二晶圓200時的俯視圖(圖13為俯視圖，為了清楚表示，僅示出了第二晶圓200)
[0100]在本實施例中，由于所述第二無機材料層210呈環(huán)形，因此可以選用條型的刀片50，并將所述刀片50沿自身幾何中心旋轉(zhuǎn)180度即可將第一無機材料層110與第二無機材料層210解鍵合。
[0101]需要說明的是，這僅僅是一個示例，本發(fā)明對刀片50的形狀不作任何限定，相應(yīng)的機械解鍵合的方式也應(yīng)當根據(jù)實際情況，例如第二無機材料層210的形狀、刀片50的形狀等作出相應(yīng)的調(diào)整。
[0102]在本實施例中，在將第一晶圓100與第二晶圓200解鍵合后，還包括以下步驟:
[0103]去除第一晶圓100上剩余的第一無機材料層110。無機材料相對于有機材料(例如，現(xiàn)有技術(shù)中采用的鍵合膠水)來說去除難度較低，且不容易有殘留，這都對提升工藝效率有一定幫助作用。
[0104]以本實施例中所采用的二氧化硅材料的第一無機材料層110為例，本實施例中可能采用氟化氫溶液或者TMAH溶液對所述第一無機材料層110進行去除。但是本發(fā)明對采用何種刻蝕劑不作限定，而是應(yīng)根據(jù)第一無機材料層110的材料進行選擇。
[0105]此外，在去除第一無機材料層110的步驟之后，本實施例還包括以下步驟:
[0106]對所述第一晶圓100進行測試。測試晶圓為本領(lǐng)域常用技術(shù)手段，本發(fā)明對此不作贅述，也不加任何限定。
[0107]由于第二晶圓200用于對所述第一晶圓100起機械支撐作用，因此在解鍵合后的第二晶圓200以及第二無機材料層210如何處理，本發(fā)明不作限定。
[0108]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種晶圓減薄方法，其特征在于，包括: 提供待減薄的第一晶圓，所述第一晶圓包括用于形成半導(dǎo)體器件的正面以及相對于所述正面的背面； 在所述第一晶圓的正面形成第一無機材料層； 提供用于支撐所述第一晶圓的第二晶圓，所述第二晶圓包括一用于與第一晶圓正面相配合的工作面； 在所述第二晶圓的工作面上形成第二無機材料層； 使所述第一無機材料層與所述第二無機材料層鍵合，以將所述第一晶圓與第二晶圓鍵合； 去除第一晶圓背面的部分材料，以對第一晶圓進行厚度減薄處理； 將第二晶圓與減薄后的第一晶圓解鍵合。2.如權(quán)利要求1所述的晶圓減薄方法，其特征在于，將第一晶圓與第二晶圓解鍵合的步驟包括: 將一刀片插入第一無機材料層與第二無機材料層之間以將第一無機材料層與第二無機材料層解鍵合，進而將所述第一晶圓與第二晶圓解鍵合。3.如權(quán)利要求2所述的晶圓減薄方法，其特征在于，所述刀片為條型刀片，解鍵合過程中將所述刀片沿自身幾何中心旋轉(zhuǎn)，以將第一無機材料層與第二無機材料層解鍵合。4.如權(quán)利要求1所述的晶圓減薄方法，其特征在于，形成第二無機材料層的步驟包括:形成部分覆蓋所述第二晶圓工作面的第二無機材料層。5.如權(quán)利要求1或4所述的晶圓減薄方法，其特征在于，形成第二無機材料層的步驟包括: 形成覆蓋所述第二晶圓工作面邊緣的圓環(huán)形的第二無機材料層。6.如權(quán)利要求5所述的晶圓減薄方法，其特征在于，形成圓環(huán)形的第二無機材料層的步驟包括:使環(huán)的寬度在2?4厘米的范圍內(nèi)。7.如權(quán)利要求5所述的晶圓減薄方法，其特征在于，形成圓環(huán)形的第二無機材料層的步驟之后，使第一無機材料層與所述第二無機材料層鍵合的步驟之前，所述晶圓減薄方法還包括: 在所述第二晶圓工作面未形成第二無機材料層的部分形成填充層，并使所述填充層的表面與所述第二無機材料層相齊平。8.如權(quán)利要求7所述的晶圓減薄方法，其特征在于，填充層的材料為氮化物、碳、氮氧化硅、氧化物或者有機材料。9.如權(quán)利要求1所述的晶圓減薄方法，其特征在于，所述第一無機材料層與所述第二無機材料層的材料相同。10.如權(quán)利要求1或9所述的晶圓減薄方法，其特征在于，第一無機材料層和第二無機材料層的材料為二氧化硅或者氮化硅。11.如權(quán)利要求1所述的晶圓減薄方法，其特征在于，對第一晶圓進行厚度減薄處理的步驟之后，將第一晶圓與第二晶圓解鍵合的步驟之前，所述晶圓減薄方法還包括:在所述第一晶圓中形成半導(dǎo)體器件。12.如權(quán)利要求11所述的晶圓減薄方法，其特征在于，提供第一晶圓的步驟包括:第一晶圓的正面用于形成絕緣柵雙極型晶體管； 將第一晶圓減薄的步驟之后，將減薄后的第一晶圓與第二晶圓解鍵合的步驟之前，所述晶圓減薄方法還包括: 對第一晶圓的背面進行離子注入以形成所述絕緣柵雙極型晶體管的摻雜區(qū)； 在離子注入后的背面上形成所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層，以在第一晶圓中形成絕緣柵雙極型晶體管。13.如權(quán)利要求12所述的晶圓減薄方法，其特征在于，形成集電極金屬層的步驟包括: 在第一晶圓離子注入后的背面形成底層金屬層； 對所述第一晶圓進行熱處理； 對所述底層金屬層的表面進行清洗； 在所述底層金屬層上形成金屬材料層； 對所述金屬材料層進行熱處理以形成所述集電極金屬層。14.如權(quán)利要求13所述的晶圓減薄方法，其特征在于，所述底層金屬層為鈦層，所述集電極金屬層為鋁層。15.如權(quán)利要求1所述的晶圓減薄方法，其特征在于，將減薄后的第一晶圓與第二晶圓解鍵合的步驟之后，所述晶圓減薄方法還包括: 去除第一晶圓上剩余的第一無機材料層。
【文檔編號】H01L21/304GK105990123SQ201510089795
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月27日
【發(fā)明人】施林波, 陳福成, 劉堯
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司